延安大学毕业设计（论文）
器的传热器的传热系数的公式。
由前面计算出来所得的雷诺数Re可以看出Re1和Re2均大于6000。属于湍流状态的，下面就按湍流状态下流体无相变的计算公式计算冷却介质和被冷却介质热传热系数
?[1]
：
??0.023?1?3.54??de??0.8m?RePr （2-14） Dm?de式中：Dm—螺旋通道的平均直径，m
d?D0 Dm? （2-15）
2 d—中心管的直径，m
M—指数，对被加热的液体而言m＝0.4,对介质为气体时，无论被加热或冷却
m＝0.4,对被冷却的液体而言m=0.3，
?—流体的导热系数，W/（m·℃） cp—流体的定压比热容，J/（㎏·℃） ?—流体的粘度，Pa·s 设中心管直径： d＝300 ㎜ 螺旋体外径： D0＝1000㎜
将数据代入（2-15）可得平均直径：
d?D0300?1000? Dm＝ 22 ＝650㎜
2.7.1对被冷却介质（热程通道）
因为对冷却介质m＝0.4
已知 ?1＝0.0279 W/（m·℃）， de1＝0.0198 m Re1＝1848000 Pr1＝4.14
根据（2-14）可得热程通道的传热系数?1为：
?d?? ?1?0.023?1?3.54e1?1Re10.8Pr1m （2-16）
Dm?de1? 将已知数据代入（2-16）可得热程通道的传热系数?1为：
? ?1?0.02?3?1?d1??13.e54?Dm?de10.81Rme1
Pr ＝6535.87W/（㎡·℃）
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第二章 传热工艺计算
2.7.2 对被加热介质（冷程通道） 因为对被加热介质m＝0.4 已知 ?2＝0.624 W/（m·℃），
de2＝0.0543 m Re2＝145527
Pr2＝4.96
根据（2-14）可得热程通道的传热系数?2为：
?2?0.023?1?3.54??de2??2Re20.8Pr2m （2-17） ?Dm?de2将已知数据代入（2-17）可得： ?2?0.023?1?3.54?? ＝8773.51 W/（㎡·℃）
[6]
2.8 总传热系数K
de2??2Re20.8Pr2m ?Dm?de2总传热系数K是评价换热器性能的一个重要参数，也是换热器的传热计算所需的基本数据。K的数值与流体的物性、传热过程的操作条件和换热器的类型等有和很多因素有关，因此K值的变动范围较大。
在螺旋板换热器中它对换热面积的大小起着很大的作用，在设计中可以从三种途径得到总传热系数。
（1） K值的计算； （2） 实验查定； （3） 经验数据；
在本设计中采用计算的方法来确定总传热系数K值。 用串联热阻的概念计算总传热系数K值。
总热阻的计算公式为：
1F?F?FF R＝＝m??Sm?Wm?m （2-18）
K?1F1?sFS?wFw?2F2对螺旋板换热器，
F1?FS?Fw?FW?F2 （2-19）
将（2-19）代入（2-18）变形可得
??111 R????s?w? （2-20）
K?1?s?w?2 18
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K?11 （2-21）
????S??W?11?S?W?2式中：??S?—为垢层总热阻，㎡·℃/w； S ?W?—为伴材热阻，㎡·℃/w；
W所以根据本设计的的具体要求由公式（2-21）可得总传热系数K为：
K?11? （2-22）???1??r1?r2h?c螺旋板为不锈钢，??2 ㎜
导热系数查得 ?＝17.4 W/（m·℃） 污垢热阻选 r1＝r2＝0.86?10?4㎡·℃/w
将?h、?c、?、?和r1、r2代入（2-22）可得： K ＝1805.3 W/（㎡·℃）
2.9 对数平均温差?tm
由于本设计中的流体的流动方向采用的是全逆流操作。如图2-4所示
图2—4 逆流操作图
所以： ?t1?T1?t 2＝110－39 ＝71℃
?t2?T2?t 1 ＝60－29
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第二章 传热工艺计算
＝31℃
?T?t???T?t?对数平均温差 t221m?1 （2-23）
lnT1?t2T2?t1由（2-23）可得 t?t??t2m?1 （2-24ln?t）
1?t2将已知数据代入（2-24）可得：t?t1??t2m?
ln?t1?t2 =71?31＝48.3 ℃ ln71 312.10螺旋板换热器传热面积F
已知传热量Q＝2602157.25W 由传热方程式：
Q?KF?mt （2-25） 由（2-25）变形可得 F?QK?t （2-26） m将已知数据Q、K、?tm代入（2-26）可得：
F?QK?t＝2602157.251805.3?48.3 m＝29.84㎡
由查相关标准可以知道F实??1.1~1.2?F＝（32.83～35.81）㎡ 选择 F实＝34㎡
2.11螺旋板的有效换热长度L[7] Y LY?F2H （2-27） 式中：LY—螺旋板有效换热长度;m
将已知数据代入（2-27）可得
LF34Y?2H＝2?1.13＝15m
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第三章 几何设计
3.1螺旋板有效圈数NY
由前面的设计可知螺旋中心直径d?300 ㎜，板厚??2 ㎜，螺旋板的有效换热长度LY＝11.5m，螺旋通道宽度b1＝10㎜, b2＝27.8㎜。
不等通道宽度的螺旋板换热器，其有效换热圈数NY为：
?(d?NY??(0.3??b1?b2b?b4L)?(d?12)2?(b1?b2?2?)22?
b1?b2?2?
0.01?0.02780.01?0.027824?15)?(0.3?)?(0.01?0.0278?2?0.002)223.140.01?0.0278?2?0.002（3-1）
＝15.52 圈
3.2螺旋板圈数 NB[7]
在本次设计中螺旋板是有外圈板的 NB＝NY＝15.52圈
3.3 螺旋体长轴外径 D0
本设计中螺旋板终端的截面法线与中心隔板垂直，即长轴在中心隔板所构成的平面内如图3-1所表示。
图 3-1中心隔板与螺旋体连接图
所以
D0??d?b1????NB?b1?b2?2?? （3-4）
将数据代入（3—4）可得：
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